Вибір матеріалу для сітчастого електрода електрохромного пристрою на основі Ni(OH)2

Автор(и)

  • Valerii Kotok Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005 Федеральна державна бюджетна освітня установа вищої освіти "Вятський державний університет" вул. Московська, 36, м. Кіров, Російська Федерація, 610000, Україна https://orcid.org/0000-0001-8879-7189
  • Vadym Kovalenko Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005 В’ятський державний університет вул. Московська, 36, м. Кіров, Російська Федерація, 610000, Україна https://orcid.org/0000-0002-8012-6732

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.176439

Ключові слова:

Ni(OH)2, гідроксид нікелю, електрохромний пристрій, сітчастий електрод, протиелектрод, срібло, оксид срібла, питома ємність, світлові вікна

Анотація

У представленому дослідженні запропонована зміна конструкції комірки для зменшення ціни електрохромних пристроїв. Модифікація конструкції електрохромного пристрою полягає у тому, що замість одного з електрохромних шарів та відповідного електропроводного шару вводиться сітчастий металоокисний електрод. Даний варіант електрохромного пристрою запропоновано використовувати в світлових вікнах та у верхніх частинах оглядових вікон.

Для запропонованого сітчастого електроду були обрані декілька електрохімічних систем, що можуть бути потенційно використані, а саме: Cu|Cu2O, Zn|ZnO, Ni|NiO та Ag|AgO. Методом циклічної вольтамперометрії були визначені робочі параметри обраних систем – робочі вікна потенціалів та питомі густини струмів піків. З урахуванням отриманої інформації було визначено найперспективніший з них, яким виявився срібляний електрод.

Обраний електрод досліджували методами циклічної вольтамперометрії та у гальваностатичних режимах. У результаті було показано, що питома ємність срібляного електроду мало залежить від густини струму окислення та відновлення. Визначено максимальну та мінімальні питомі ємності досліджуваного електроду, які у 0,1 М розчині KОН складали 0,075 мА·год/см2 (циклічна вольтамперометрія) та 0,082-0,042 мА·год/см2 (гальвонстатичні режими). Додатково було показано, що під час електрохімічного циклування у 0,1 М KОН на електроді мають місце наступні перетворення Ag↔Ag2O та Ag2O↔AgO.

За результатами дослідження при питомий ємності основного (електрохромного) електроду 0,011 мА·год/см2 запропоновано використовувати сітку з коміркою 2 на 2 см та діаметром проволоки 0,5 мм. Для зменшення вартості сітки було показано, що замість чистого срібла, як матеріалу сітчастого електроду, можна використати мідну проволоку з тонким шаром покриття з гальванічного срібла

Біографії авторів

Valerii Kotok, Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005 Федеральна державна бюджетна освітня установа вищої освіти "Вятський державний університет" вул. Московська, 36, м. Кіров, Російська Федерація, 610000

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра процесів і апаратів, та загальної хімічної технології

Кафедра технології неорганічних речовин та технологій електрохімічних виробництв

Vadym Kovalenko, Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005 В’ятський державний університет вул. Московська, 36, м. Кіров, Російська Федерація, 610000

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра аналітичної хімії та хімічної технології харчових добавок і косметичних засобів

Старший науковий співробітник

Центр компетенцій «Екологічні технології та системи»

Посилання

  1. Kotok, V., Kovalenko, V. (2018). A study of the effect of cycling modes on the electrochromic properties of Ni(OH)2 films. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (5 (96)), 62–69. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.150577
  2. Casini, M. (2014). Smart windows for energy efficiency of buildings. Proc. of the Second Intl. Conf. on Advances In Civil, Structural and Environmental Engineering- ACSEE 2014, 273–281.
  3. Smart Windows: Energy Efficiency with a View. Available at: https://www.nrel.gov/news/features/2010/1555.html
  4. Al Dakheel, J., Tabet Aoul, K. (2017). Building Applications, Opportunities and Challenges of Active Shading Systems: A State-of-the-Art Review. Energies, 10 (10), 1672. doi: https://doi.org/10.3390/en10101672
  5. Smart Windows: Electrochromic Windows for Building Optimisation. Available at: https://www.sageglass.com/sites/default/files/masdar_technology_journal_issue_5_september_2018_smart_windows.pdf
  6. Lee, E. S., Yazdanian, M., Selkowitz, S. E. (2004). The Energy-Savings Potential of Electrochromic Windows in the US Commercial Buildings Sector. LBNL-54966. Available at: https://facades.lbl.gov/cec-electrochromics/refs/LBNL-54966.pdf
  7. Allen, K., Connelly, K., Rutherford, P., Wu, Y. (2017). Smart windows – Dynamic control of building energy performance. Energy and Buildings, 139, 535–546. doi: https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2016.12.093
  8. Zhang, J., Tu, J. P., Xia, X. H., Qiao, Y., Lu, Y. (2009). An all-solid-state electrochromic device based on NiO/WO3 complementary structure and solid hybrid polyelectrolyte. Solar Energy Materials and Solar Cells, 93 (10), 1840–1845. doi: https://doi.org/10.1016/j.solmat.2009.06.025
  9. Runnerstrom, E. L., Llordés, A., Lounis, S. D., Milliron, D. J. (2014). Nanostructured electrochromic smart windows: traditional materials and NIR-selective plasmonic nanocrystals. Chem. Commun., 50 (73), 10555–10572. doi: https://doi.org/10.1039/c4cc03109a
  10. Alesanco, Y., Viñuales, A., Rodriguez, J., Tena-Zaera, R. (2018). All-in-One Gel-Based Electrochromic Devices: Strengths and Recent Developments. Materials, 11 (3), 414. doi: https://doi.org/10.3390/ma11030414
  11. Wei, Y., Chen, M., Liu, W., Li, L., Yan, Y. (2017). Electrochemical investigation of electrochromic devices based on NiO and WO3 films using different lithium salts electrolytes. Electrochimica Acta, 247, 107–115. doi: https://doi.org/10.1016/j.electacta.2017.07.016
  12. Patel, K. J., Bhatt, G. G., Ray, J. R., Suryavanshi, P., Panchal, C. J. (2016). All-inorganic solid-state electrochromic devices: a review. Journal of Solid State Electrochemistry, 21 (2), 337–347. doi: https://doi.org/10.1007/s10008-016-3408-z
  13. Patel, K. J., Desai, M. S., Panchal, C. J. (2014). Studies of ZrO2 electrolyte thin-film thickness on the all-solid thin-film electrochromic devices. Journal of Solid State Electrochemistry, 19 (1), 275–279. doi: https://doi.org/10.1007/s10008-014-2600-2
  14. Kraft, A. (2018). Electrochromism: a fascinating branch of electrochemistry. ChemTexts, 5 (1). doi: https://doi.org/10.1007/s40828-018-0076-x
  15. Cheng, W., Moreno-Gonzalez, M., Hu, K., Krzyszkowski, C., Dvorak, D. J., Weekes, D. M. et. al. (2018). Solution-Deposited Solid-State Electrochromic Windows. iScience, 10, 80–86. doi: https://doi.org/10.1016/j.isci.2018.11.014
  16. Price Performance. Available at: http://www.optitune.com/price-performance.php
  17. Kotok, V. A., Kovalenko, V. L. (2019). Non-Metallic Films Electroplating on the Low-Conductivity Substrates: The Conscious Selection of Conditions Using Ni(OH)2 Deposition as an Example. Journal of The Electrochemical Society, 166 (10), D395–D408. doi: https://doi.org/10.1149/2.0561910jes
  18. Kotok, V., Kovalenko, V. (2019). Optimization of the deposition conditions for Ni(OH)2 films for electrochromic elements of “smart” windows. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (5 (98)), 35–40. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.162572
  19. Kotok, V. A., Kovalenko, V. L., Zima, A. S., Kirillova, E. A., Burkov, A. A., Kobylinska, N. G. et. al. (2019). Optimization of electrolyte composition for the cathodic template deposition of Ni(OH)2-based electrochromic films on FTO glass. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 14 (2), 344–353.
  20. Kotok, V. A., Kovalenko, V. L., Solovov, V. A., Kovalenko, P. V., Ananchenko, B. A. (2018). Effect of deposition time on properties of electrochromic nickel hydroxide films prepared by cathodic template synthesis. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 13 (9), 3076–3086.
  21. Kotok, V. A., Malyshev, V. V., Solovov, V. A., Kovalenko, V. L. (2017). Soft Electrochemical Etching of FTO-Coated Glass for Use in Ni(OH)2-Based Electrochromic Devices. ECS Journal of Solid State Science and Technology, 6 (12), P772–P777. doi: https://doi.org/10.1149/2.0071712jss
  22. Huang, J., Yang, Z., Wang, R., Zhang, Z., Feng, Z., Xie, X. (2015). Zn–Al layered double oxides as high-performance anode materials for zinc-based secondary battery. Journal of Materials Chemistry A, 3 (14), 7429–7436. doi: https://doi.org/10.1039/c5ta00279f
  23. Yue, D., Guo, C., Yan, X., Wang, R., Fang, M., Wu, Y. et. al. (2019). Secondary battery inspired NiO nanosheets with rich Ni(III) defects for enhancing persulfates activation in phenolic waste water degradation. Chemical Engineering Journal, 360, 97–103. doi: https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.11.201
  24. Najafi, M., Abedini, A. (2019). The effect of dimensional ratio and proportion of micron-nanoparticles on discharge performance of silver (ІІ) oxide cathode. Ionics, 25 (7), 3269–3276. doi: https://doi.org/10.1007/s11581-019-02880-2
  25. Umamaheswari, S., Paruthimal Kalaignan, G., Gopalan, A., Vasudevan, T. (1999). Development of cadmium electrode for alkaline secondary battery system. Bulletin of Electrochemistry, 15 (9), 427–432.
  26. Richardson, T. J., Slack, J. L., Rubin, M. D. (2001). Electrochromism in copper oxide thin films. Electrochimica Acta, 46 (13-14), 2281–2284. doi: https://doi.org/10.1016/s0013-4686(01)00397-8
  27. Richardson, T. (2003). New electrochromic mirror systems. Solid State Ionics, 165 (1-4), 305–308. doi: https://doi.org/10.1016/j.ssi.2003.08.047
  28. Predel'no dopustimye kontsentratsii soderzhaniya osnovnyh neorganicheskih veshchestv v pit'evoy vode. Available at: https://www.water.ru/bz/param/neorg.php
  29. Kotok, V. A., Kovalenko, V. L., Kovalenko, P. V., Solovov, V. A., Deabate, S., Mehdi, A. et. al. (2017). Advanced electrochromic Ni(OH)2/PVA films formed by electrochemical template synthesis. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 12 (13), 3962–3977.
  30. Tsena na serebro za 5 g. Available at: https://www.prostobank.ua/spravochniki/bankovskie_metally/2/3
  31. Kovalenko, V. L., Kotok, V. A., Sykchin, A. A., Mudryi, I. A., Ananchenko, B. A., Burkov, A. A. et. al. (2016). Nickel hydroxide obtained by high-temperature two-step synthesis as an effective material for supercapacitor applications. Journal of Solid State Electrochemistry, 21 (3), 683–691. doi: https://doi.org/10.1007/s10008-016-3405-2
  32. Kotok, V., Kovalenko, V. (2017). The properties investigation of the faradaic supercapacitor electrode formed on foamed nickel substrate with polyvinyl alcohol using. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (12 (88)), 31–37. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.108839

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-08-20

Як цитувати

Kotok, V., & Kovalenko, V. (2019). Вибір матеріалу для сітчастого електрода електрохромного пристрою на основі Ni(OH)2. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(6 (100), 54–60. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.176439

Номер

Том 4 № 6 (100) (2019): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 Valerii Kotok, Vadym Kovalenko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.